單片機(jī)分時(shí)思想

先用一個(gè)小例子引出今天的主題，想象一下，一個(gè)基本的家電控制板，肯定或多或少的會(huì)包含 ： LED 或者 數(shù)碼管顯示， 按鍵， 繼電器或者可控硅的輸出 這3部分。數(shù)碼管需要 10ms到20ms的動(dòng)態(tài)掃描，按鍵也需要 20ms左右的延時(shí)消抖，有沒有意識(shí)到，其實(shí)這些時(shí)間是同時(shí)在進(jìn)行的?；叵胍幌略蹅兊慕炭茣趺唇?按鍵 的延時(shí)消抖的？沒錯(cuò)，死循環(huán)，絕對(duì)是原地踏步死循環(huán)，用指令來計(jì)時(shí)。這樣很自然的引發(fā)一個(gè)問題，單片機(jī)在原地踏步死循環(huán)的話，那么其它的工作怎么辦？如數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描怎么辦？唯有等按鍵掃描之后再進(jìn)行了，這樣出來的效果，數(shù)碼管肯定會(huì)閃爍的，掃描時(shí)間過長(zhǎng)了，縮短按鍵消抖時(shí)間也不是解決辦法，想象如果咱們還有其它很多工作也是同時(shí)做的呢？解決辦法之一，就是今天的主題，分時(shí)掃描的思想。當(dāng)然不會(huì)是唯一的辦法，只不過俺一直在用，覺得這個(gè)是非常不錯(cuò)的思想，可以解決很多實(shí)際問題。大膽妄言一下，分時(shí)掃描的思想也是單片機(jī)編程最核心的思想了，信不信就由你自己判斷了。

程序的執(zhí)行環(huán)境

用的是純匯編，因?yàn)橛昧?xí)慣的匯編，以致于整個(gè)腦袋都是匯編的思想，某種程度上說，C的廢碼確實(shí)是多了一點(diǎn)，對(duì)于實(shí)際工業(yè)用的單片機(jī)ROM和RAM都不是很充足的情況下，代碼還是要求盡量精簡(jiǎn)的。所以俺一直都在匯編的苦海中沉浮著……說明一點(diǎn)，俺用的是EMC的單片機(jī)（Elan公司的），傳聞中最爛的單片機(jī)，所以代碼不值的去學(xué)，也正是這個(gè)原因，但愿我想表達(dá)的思想能表達(dá)清楚， 阿門！

核心思想的實(shí)現(xiàn)

其實(shí)是幾個(gè)步驟，

第一， 用TCC中斷來計(jì)時(shí)，TCC的中斷時(shí)間斷一點(diǎn)，我習(xí)慣是 125us ，為了解紅外遙控的碼，這個(gè)時(shí)間是需要的。TCC計(jì)時(shí)是相當(dāng)準(zhǔn)的，盡量利用。

第二， 在TCC的中斷服務(wù)程序里面放3個(gè)（數(shù)量自定）記時(shí)器（說白了就是計(jì)數(shù)器），我的習(xí)慣是 2ms 5ms 500ms 這3個(gè)是作為基準(zhǔn)時(shí)間，提供給整個(gè)系統(tǒng)來調(diào)用的，所以必須準(zhǔn)確一點(diǎn)，實(shí)際用示波器調(diào)一下就OK了，不難。

第三， 在主程序的循環(huán)里面放一個(gè)專門處理時(shí)間的子程序。（注：?jiǎn)纹瑱C(jī)是不會(huì)停的，永遠(yuǎn)在不斷循環(huán)的跑，這個(gè)跟學(xué)校學(xué)的貌似有點(diǎn)不同，俺面試的時(shí)候被問過這個(gè)問題 ….） 將所有的時(shí)間處理都放在時(shí)間處理子程序里面做，這樣是非常方便的，一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)最起碼需要處理 10～20個(gè)不同的時(shí)間，也需要10～20個(gè)計(jì)時(shí)器了，而且相當(dāng)多要求同時(shí)不同步工作的，如果每個(gè)都單獨(dú)的話是相當(dāng)?shù)穆闊?/p>

第四， “程序是跑著來等，而不是站著來等”，這話看來有點(diǎn)玄，一個(gè)跟俺一起進(jìn)去公司的工程師討論的時(shí)候提到的這個(gè)問題，俺覺得這個(gè)也是分時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)比較重要的思想，所以也這樣叫，下面有細(xì)說。

第五， 下面用程序來說話，注釋盡量詳細(xì)，可以不用看代碼，直接看注釋就可以了。

（一）先中斷服務(wù)程序部分：

每 125us 中斷一次

;-------------------產(chǎn)生幾個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間---------------------------

int_2ms:

djz ref_2ms （1）

jmp int_5ms

mov a,@16 ; 恢復(fù)原始數(shù)據(jù)

mov ref_2ms,a

bs flag_time,flag_2ms （2）

int_5ms:

djz ref_5ms

jmp ref_time_end

mov a,@40 125us×40＝5ms

mov ref_5ms,a

bs flag_time,flag_5ms

int_500ms:

djz ref_500ms

jmp ref_time_end

mov a,@100

mov ref_500ms,a

bs flag_time,flag_500ms

ref_time_end:

nop

（1） ef_2ms寄存器不斷的減1，每次中斷減1，一共減 16次，所以這里經(jīng)過的時(shí)間是 125us × 16 ＝ 2ms，這個(gè)就是所謂的計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器 了。這樣就可以靠一個(gè)系統(tǒng)的TCC中斷，來實(shí)現(xiàn)我們需要的很多個(gè)定時(shí)時(shí)間。

（2）置 2ms 計(jì)時(shí)結(jié)束標(biāo)志，這個(gè)是提供給時(shí)間處理程序用的，這是一個(gè)計(jì)時(shí)器的框架，下面的5ms計(jì)時(shí)完全相同。

這里解釋一下：bs flag_time,flag_2ms，其中bs是將某一位置1的指令，該指令的意思是，將 flag_timg寄存器里面第flag_2ms位置1，設(shè)立一個(gè)溢出標(biāo)志，后面的程序可以通過讀這個(gè)標(biāo)志，就知道 2ms 是否已經(jīng)計(jì)時(shí)到了

這程序還用了一個(gè)塊的框架，比較方便的，不過跟今天的主題無關(guān)，以后郁悶的時(shí)候再上來寫寫這個(gè)。上面的程序就是中斷服務(wù)程序里面的計(jì)時(shí)器，分別定時(shí) 2ms 5ms 500ms，計(jì)時(shí)完畢溢出是flag_time 標(biāo)志來記錄的，程序通過讀這個(gè)標(biāo)志就可以知道定時(shí)的時(shí)間是否已經(jīng)到了。

（二）下面看那個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間服務(wù)子程序

;-------------------時(shí)間處理子程序-----------------------------

time_proc:

jbs flag_time,flag_5ms 判斷5ms是否到

jmp time_500ms_proc 沒有的話判斷500ms

time_5ms_proc:

bc flag_time,flag_5ms 5ms已經(jīng)到了，進(jìn)入服務(wù)程序，先清掉那個(gè)標(biāo)志，這樣下次再過5ms才允許進(jìn)來這里。

;------------------ 按鍵延時(shí)部分--------------------- ；這里用這個(gè)做例子

key_delay_proc:

jbs flag_delay,key_start ; 按鍵延時(shí)開始標(biāo)志，這個(gè)用來控制是否進(jìn)入計(jì)時(shí)，允許計(jì)時(shí)標(biāo)志

jmp key_delay_end

djz reg_key ; 預(yù)先設(shè)置的延時(shí)時(shí)間，每5秒減一次，這里預(yù)設(shè)的值是4，也就是說 5ms * 4 = 20ms

jmp key_delay_end 有減到0的話直接跳出

bs flag_delay,key_flow 時(shí)間到，置需要用的標(biāo)志

mov a,@4 ; 重新置數(shù)據(jù)下次用。

mov reg_key,a

key_delay_end:

nop

;---------------------500ms處理部分------------------------

time_500ms_proc:

jbs flag_time,flag_500ms

ret

bc flag_time,flag_500ms

這里放需要的計(jì)時(shí)器

Ret

上面用了按鍵20ms消抖的計(jì)時(shí)器作為例子，如果理解之后就可以發(fā)現(xiàn)，我們可以完全模仿那個(gè)計(jì)時(shí)器而在下面放很多很多的計(jì)時(shí)器，則每5ms 進(jìn)來一下，每個(gè)計(jì)時(shí)器都同時(shí)在計(jì)數(shù)了，誰先計(jì)算完畢就先關(guān)掉自己，置相應(yīng)的標(biāo)志給其它程序調(diào)用，而對(duì)其它計(jì)時(shí)器完全沒有影響！這樣，我們可以在這里放很多個(gè)計(jì)時(shí)器了，一般來說，十來二十個(gè)是沒有問題的，完全滿足一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)多個(gè)時(shí)間的需求了。

單個(gè)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，先判斷允許計(jì)時(shí)標(biāo)志是否進(jìn)入計(jì)時(shí)，然后一個(gè)專用的寄存器在加1或者減1，加/減購相應(yīng)的數(shù)值之后也就是相應(yīng)的時(shí)間到了，關(guān)掉計(jì)時(shí)器，置相應(yīng)需要用到的標(biāo)志。

到這里差不多了，俺們需要的時(shí)間都可以出來了，這樣做是不是非常方便？咱們?cè)賮砜纯丛谶@段時(shí)間里面單片機(jī)在做了什么東西？只有中斷計(jì)時(shí)夠 5ms 或者 500ms ，那個(gè)溢出標(biāo)志才有效，才能進(jìn)入上面的計(jì)時(shí)程序，其它時(shí)間都是在做其它事情。而且進(jìn)入上面的計(jì)時(shí)器的時(shí)候，可以看出，并不是在那里死循環(huán)，只是單純的加減一下寄存器就退出了，整個(gè)過程耗時(shí)極其短，看代碼不同吧，5us到 20us左右吧，對(duì)主程序的執(zhí)行沒有什么影響。

（三）下面看看具體怎么調(diào)用

最開始談過的按鍵的消抖時(shí)間處理問題，現(xiàn)在就用上面介紹的辦法來看具體怎么解決問題。按鍵的處理也是重要的基礎(chǔ)學(xué)問，不過不在本次的討論范圍，所以只是單單的討論怎么解決時(shí)間問題，而對(duì)于按鍵的一些問題，下次有機(jī)會(huì)繼續(xù)討論吧，hoho～～～

scan_key:

jbc flag_key,first_on ; 用來控制跳轉(zhuǎn)的

jmp have_key

jbs port6,1 假設(shè)P61高電平是有鍵

jmp key_end

;-------------------------------------

bs flag_key,first_on 第一次按鍵的標(biāo)志

bs flag_delay,key_start 啟動(dòng)計(jì)時(shí)器開始定時(shí)20ms消抖

have_key:

jbs flag_delay,key_flow 等待定時(shí)結(jié)束溢出

jmp key_end

大概是這樣的：判斷時(shí)候有健，沒有的話跳出，有的話開始延時(shí)消抖的計(jì)時(shí)，第二次進(jìn)來的時(shí)候直接由標(biāo)志位控制過去判斷時(shí)間時(shí)候夠。

同樣是等待，這里就是最后一點(diǎn)所說的，咱這是跑著來等，不是站著來等。跟死循環(huán)定時(shí)比較，在沒有定時(shí)到20ms 的這段時(shí)間里面單片機(jī)在做什么？ 死循環(huán)的話，肯定就是在原地等，什么都不做，而看看上面的程序，他只是判斷是否定時(shí)夠，具體的定時(shí)在統(tǒng)一的時(shí)間子程序里面做，判斷沒有到時(shí)間的話就跳出了，繼續(xù)跑其它的程序，直到當(dāng)時(shí)間到了，單片機(jī)判斷出flag_delay,key_flow 符合條件，開始進(jìn)入按鍵處理程序了，在這個(gè)期間，單片機(jī)都在做其它事情，只是一個(gè)主循環(huán)跑回來判斷一次，所以單片機(jī)完全有空跑其它的程序，而沒有將時(shí)間都耗在消抖上面。

（四）看看我的主程序循環(huán)體

start:

call clear_all_ram 清空RAM

call initialize 初始化

loop:

eni 開中斷

wdtc 清看門狗

call scan_proc 調(diào)用掃描LED和按鍵程序

call ir_data_proc 調(diào)用紅外處理程序

call time_proc 調(diào)用時(shí)間統(tǒng)一處理程序

call output_proc 調(diào)用輸出處理程序

jmp loop

這個(gè)就是我用的循環(huán)體了，所有功能都做成子程序形式了，需要就掛上去就可以了，比較方便，這樣一個(gè)總的循環(huán)體，單片機(jī)就是在不斷的執(zhí)行這個(gè)循環(huán)體，如果整個(gè)程序都采用上面說的分時(shí)掃的思想的話，一周循環(huán)回來的時(shí)間是相當(dāng)短的，其實(shí)是不是跟電腦的思想有點(diǎn)像呢？電腦再快也并不是同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)，而且每次處理一個(gè)，然后非?？斓乃俣葋硌h(huán)處理，讓我們感覺上他是在同時(shí)處理多個(gè)程序那樣，我想，我最終想表達(dá)的思想也就是這個(gè)而已。

啰啰唆唆的說了一堆，也不知道是否能看懂，或者是否去看。不知道我對(duì)分時(shí)掃描這個(gè)概念是否理解錯(cuò)了呢？在我看來，有這個(gè)思想支撐下，單片機(jī)的程序變得比較容易上手了，剩下的只是集中精力去用程序來實(shí)現(xiàn)我們的思想而已，當(dāng)然，這里只是說一種可行的辦法而已，不是說只有這種辦法，如果大家有好的思想也分享一下哦，編寫程序是一門藝術(shù)，寫出來很容易，但是寫得好，寫得精巧，那就很難了。